Po śmierci króla właścicielem zbiorów, zarówno tych znajdujących się w budynku biblioteki, jak i w innych podręcznych bibliotekach w rezydencjach królewskich m.in. w Kozienicach i w Łazienkach, został książę Józef Poniatowski. W 1803 lub w 1809 bibliotekę liczącą 158 tys. tomów (według innych źródeł 15 580 tomów) oraz instrumenty astronomiczne, matematyczne, medale (54 tys. sztuk), minerały oraz zabytki starożytne za kwotę 25 tysięcy złotych zakupił Tadeusz Czacki. Zostały one przewiezione do Krzemieńca i przekazane do Biblioteki Liceum Krzemienieckiego. Po zamknięciu liceum w 1834, zbiory biblioteki Liceum Krzemienieckiego wraz ze zbiorami biblioteki Poniatowskiego zostały wywiezione do Kijowa, gdzie stały się zalążkiem biblioteki Imperatorskiego Uniwersytetu Kijowskiego św. Włodzimierza.
Biblioteka Królewska jest jedynym ocalałym w czasie II wojny światowej budynkiem w zespole Zamku Królewskiego, a w jej wnętrzu znajduje się oryginalna stanisławowska dekoracja architektoniczna.